常量构造函数

Question

是否有可能在 C++ 中实现类似构造函数的功能，它只允许创建 const 对象？

我正在考虑使用const 和非const 方法为接口创建一个装饰器类。从const 基础对象初始化装饰器应该只能产生 const 装饰器，但从非 const 初始化应该会产生一个功能齐全的装饰器。

struct A
{
    virtual void foo();         // requires non-const A
    virtual void bar() const;   // const method
};

class decorator : public A
{
private:
    std::shared_ptr<A> p_impl;
public:
    virtual void foo()          { p_impl->foo(); }
    virtual void bar() const    { p_impl->bar(); }

    // regular constructor
    decorator(std::shared_ptr<A> const & p)             : p_impl(p) {} 

    // hypothetical constructor that makes a const
    decorator(std::shared_ptr<A const> const & p) const : p_impl(p) {} 
};

void F(std::shared_ptr<A> const       & regular_a
     , std::shared_ptr<A const> const & const_a   )
{
    decorator regular_decorator(regular_a);
    regular_decorator.foo(); // all good
    regular_decorator.bar(); // all good

    decorator bad_decorator(const_a);   // compiler error
    // trying to use a const constructor to init a non-const object

    const decorator const_decorator(const_a); // all good
    const_decorator.foo(); // compiler error, foo is not const
    const_decorator.bar(); // all good

    // I have a lot of these in code that is beyond my control
    decorator bad_practice(const_cast<decorator&>(const_decorator));

    bad_practice.foo(); // all good
}

我怎样才能达到类似的效果？

Answer 1

我只能通过没有返回const 对象的构造函数，而是返回shared_ptr<const decorator> 的静态函数（命名构造函数）来实现此功能。这“编码”了类型的常量并禁止非常量调用：

struct A
{
    virtual void foo();         // requires non-const A
    virtual void bar() const;   // const method
};

class decorator : public A
{
private:
    std::shared_ptr<A> p_impl;
public:
    virtual void foo()          { p_impl->foo(); }
    virtual void bar() const    { p_impl->bar(); }

    // regular constructor
    decorator(std::shared_ptr<A> const & p)             : p_impl(p) {} 

    static std::shared_ptr<decorator const> constDecorator(std::shared_ptr<A const> const & p) { return std::make_shared<decorator>(std::const_pointer_cast<A>(p)); } 
};

void F(std::shared_ptr<A> const       & regular_a
     , std::shared_ptr<A const> const & const_a   )
{
    decorator regular_decorator(regular_a);
    regular_decorator.foo(); // all good
    regular_decorator.bar(); // all good

    decorator bad_decorator(const_a);   // compiler error
    // trying to use a const constructor to init a non-const object

    std::shared_ptr<const decorator> const_decorator = decorator::constDecorator(const_a); // all good
    const_decorator->foo(); // compiler error, foo is not const
    const_decorator->bar(); // all good

    // I have a lot of these in code that is beyond my control
    decorator bad_practice(const_cast<decorator&>(*const_decorator));
    bad_practice.foo(); // all good
}

您当然也可以通过声明另一个静态函数将shared_ptr 用于非常量装饰器，从而获得常量和非常量的相似使用模式。

请注意，这将要求您删除复制构造函数和 operator= for decorator，因为它们将失去常量。但是，在您的带有假设 const 构造函数的版本中存在类似问题。

我尝试过的另一种方法是使decorator 成为模板类并具有两种不同的类型：decorator<A> 和decorator<const A>，希望编译器不会实例化decorator<const A>::foo()，除非它被使用，但它会继续实例化即使不使用它。